Elektor

12/99

Kein moderner PC kann auf “Audio”
verzichten. In den allermeisten PCs ist
auch deshalb eine Soundkarte zu fin-
den, die eine Reihe von Möglichkeiten
bietet. Noch vor einigen Jahren ver-
fügten Soundkarten in der Regel aus-
schließlich über analoge Ein- und Aus-
gänge, doch mittlerweile sind auch
(bezahlbare) Modelle auf dem Markt,
die digitale Audiosignale verstehen
und versenden können. Auf diese Art
ist es beispielsweise viel einfacher, ein
digitales Audiosignal von einem DAT-
oder MD-Rekorder zu lesen, am PC zu
bearbeiten und auf CD-R zu brennen
– ganz auf digitaler Ebene und ohne

(qualitätsmindernde) analoge Zwi-
schenschritte.
Die SoundBlaster Live! ist eine der
meistverbreiteten und preiswertesten
Soundkarten mit S/PDIF-Ein- und Aus-
gängen, die auf einer kleinen Zusatz-
karte untergebracht sind. Und genau
diese Karte sowie ein Preisunterschied
von mehreren hundert DM unter-
scheidet die Live! von der Live! Value.
Da aber die Live! Value über Erweite-
rungsmöglichkeiten verfügt, bietet sich
für den gewieften Elektroniker (i.e.
jeder, der einen Lötkolben bedienen
kann) der Selbstbau einer Platine mit
S/PDIF-Ein- und Ausgängen an. Die

Die populärsten

Soundkarten für den

PC sind zweifellos die

SoundBlaster Live!

und ihre Low-budget-

Version SoundBlaster

Live! Value. Der wich-

tigste Unterschied

zwischen beiden Aus-

führungen: Die Live!-

Version umfaßt eine

besondere Slotkarte

mit Ein- und Ausgän-

gen für digitale Audio-

signale. Mit der hier

gezeigten Schaltung

können Besitzer der

Live! Value ihre

Soundkarte mit opti-

schen und koaxialen

Ein- und Ausgängen

nachrüsten.

14

S/PDIF-Erweiterung

Digital Audio für

SoundBlaster Live! Value

COMPUTER & PERIPHERIE

hier beschriebene Erweite-
rung paßt mechanisch zur
SB Live! Value und kann
daher einfach über den
Erweiterungsstecker angeschlossen
werden. Dies gilt – wie auch das Post-
scriptum zeigt - NICHT für die neue
SB Live! Player 1024!
Die Zusatzkarte kann wie das Original
an einem Slotblech befestigt werden,
raubt dann aber unnötigerweise einer
anderen Slotkarte den Steckplatz, oder
aber an der Frontseite des PCs (an
einem Laufwerksschacht-Blinddeckel),
was zwar ein längeres Flachbandkabel
erfordert, dafür aber leichteren Zugriff
auf die Ein- und Ausgänge gestattet.
Oder man bringt die Zusatzschaltung
ähnlich wie dies bei der SoundBlaster
Live! Platinum der Fall ist in einem
eigenen Gehäuse an.

W

E N I G

H

A R D W A R E

Der Erweiterungsstecker J10 ist ein
zweireihiger zwölfpoliger Pfostenver-
binder auf der Platine der SB Live!
Value und mit der Bezeichnung
SPDIF_EXT markiert. Die Anschlußbe-
legung verrät Tabelle 1. Der Pfosten-
verbinder erlaubt den Anschluß von
einem S/PDIF-Eingang und vier

S/PDIF-Ausgängen. Daneben finden
sich auch Versorgungsspannungsan-
schlüsse (+5 V und Masse), die aber
nicht weiter spezifiziert sind. Da der
Strombedarf vor allem der optischen
Verbinder recht hoch ist, empfiehlt sich
eine Versorgung über die interne +5-
V-Leitung des PCs oder extern über
ein Steckernetzteil.
Da alle notwendigen Signalleitungen
auf dem Erweiterungsstecker J10 vor-
handen sind, bedarf die Zusatzplatine
lediglich einiger Puffer und natürlich
der Ein/Ausgangsbuchsen. Ein Blick
auf die Schaltung in Bild 1 macht deut-
lich, daß die Zahl der aktiven Bauteile
recht gering ist.
Es gibt zwei digitale Eingänge: Der
optische (IC3) besteht aus dem
bekannten TOSLINK-Empfänger
TORX173, der koaxiale (K1) ist für ein
S/PDIF-Signal von 0,5 V

tt

/75

Ω vorbe-

reitet. Mit Jumper JP1 läßt sich einer
der Eingänge aktivieren. Das eintref-
fende koaxiale S/PDIF-Signal wird
einer Behandlung durch eine bewähr-
ten Schaltung aus zwei ungepufferten

Invertern eines 74HCU04
unterzogen. Die erste Inver-
terstufe verstärkt das Signal
ungefähr um den Faktor 7,

ohne daß es zu einem Clipping
kommt. Das verstärkte Signal bewegt
sich symmetrisch um den Umschalt-
punkt des zweiten Inverters. IC1b ver-
stärkt das Signal weiter, so daß es sau-

15

Elektor

12/99

7805

IC6

K6

K5

K1

K2

K3

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

JP2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

K4

C17

470µ
25V

C15

10µ
63V

C12

10µ
63V

C2

1µ

63V

C16

100n

C14

100n

C11

100n

C13

100n

C9

100n

C10

100n

C7

47n

C8

47n

C4

C1

100n

C6

3x 100n

C5

D4

1N4001

JP3

IC2

14

7

IC1

14

7

L1

270µH

5

6

1

IC1c

13

12

1

IC1f

11

10

1

IC1e

9

8

1

IC1d

1

2

1

IC1a

3

4

1

IC1b

2

1

3

IC2a

=1

5

4

6

IC2b

=1

10

9

8

IC2c

=1

13

12

11

IC2d

=1

R13

1k8

R4

4k7

R1

75

Ω

R9

4

Ω

7

R11

4

Ω

7

R5

220

Ω

R7

220

Ω

R3

10k

R2

100

Ω

R6

75

Ω

R8

75

Ω

R12

8k2

R10

8k2

D2

1N4148

D1

1N4148

TORX173

IC3

1

2

4

3

5

6

TOTX173

IC4

1

2

4

3

TOTX173

IC5

1

2

4

3

C3

100n

L2

47µH

JP1

Tr1

1

2

3

4

5

6

D3

POWER

(20)

(2)

(2)

5V

>9V

5V

5V

5V

5V

5V

5V

5V

Opt

Coax

K6

K5

#0

#1

#2

#3

IN

Live_out

*

*

zie tekst

*

see text

*

siehe Text

*

voir texte

*

J10 (SPDIF_EXT)

IC1 = 74HCU04

IC2 = 74HC86

990079 - 11

S/PDIF

zur SB Live! Value

Bild 1. Die Schaltung der Erweiterung besteht vor-
rangig aus Ein- und Ausgangsverbindern. Insgesamt
stellt sie zwei digitale Ein- und vier digitale Aus-
gänge zur Verfügung.

1

Tabelle 1. Anschlußbelegung des

12poligen Erweiterungssteckers

J10 der SB Live! Value

Pin

Name

Beschreibung

1

SPDIFO#0

S/PDIF-Ausgang 0

2

GND

Masse

3

KEY

4

VCC

Versorgung +5 V

5

GND

Masse

6

SPDIF_IN

S/PDIF-Eingang

7

-

nicht angeschlossen

8

-

nicht angeschlossen

9

SPDIFO#1

S/PDIF-Ausgang 1

10

GND

Masse

11

SPDIFO#2

S/PDIF-Ausgang 2

12

SPDIFO#3

S/PDIF-Ausgang 3

bere logische CMOS-Pegel einnimmt.
R4 sorgt dafür, daß IC1b immer knapp
unterhalt des Umschaltpunktes liegt,
wenn kein Eingangssignal anliegt, um
zu verhindern, daß durch Rauschen
Störsignale am Ausgang des Inverters
auftreten können. R2, D1 und D2
schützen die Schaltung vor fehlerhaf-
ten Eingangssignalen.
Der mittlere Pin des Eingangswahl-
Jumpers JP1 ist direkt mit Pfostenver-
binder K4 verbunden, über den die
Verbindung zum Erweiterungsstecker
SB Live! Value läuft. Für K4 wurde ein
2

⋅7poliger Standard-Verbinder mit

Kragen verwendet. Die Anschlüsse
1...12 entsprechen den Anschlüssen
auf der Soundkarte, Pin 13 und Pin 14
führen Masseniveau und können
eventuell als Abschirmung eingesetzt
werden.
Alle vier S/PDIF-Ausgänge, die der

16

Elektor

12/99

990079-1

(C) ELEKTOR

C1

C2

C3

C4 C5 C6

C7

C8

C9

C10

C11

C12

C13

C14 C15

C16

C17

D1

D2

D3

D4

H1

H2

H3

H4

IC1

IC2

IC3

IC4

IC5

IC6

JP1

JP2

JP3

K1

K2

K3

K4

K5

K6

L1

L2

OUT1

OUT2

R1

R2

R3

R4

R5

R6

R7

R8

R9

R10

R11

R12

R13

TR1

990079-1

Coax

Opt

0

+5V

0

>9V

#0

#1

#2

#3

IN

________

Live_out

K5 K6

990079-1

(C) ELEKTOR

2

Stückliste

Widerstände:
R1,R6,R8 = 75

Ω

R2 = 100

Ω

R3 = 10 k
R4 = 4k7
R5,R7 = 220

Ω

R9,R11 = 4

Ω

7

R13 = 1k8

Kondensatoren:
C1,C3...C6,C9...C11,C13,C14,C16 =

100 n keramisch, RM5

C2 = 1 µ/63 V stehend
C7,C8 = 47 n keramisch
C12,C15 = 10 µ/63 Vstehend
C17 = 470 µ/25 V stehend

Spulen:
L1 = 470 µ
L2 = 47 µ

Halbleiter:
D1,D2 = 1N4148
D3 = LED high efficiency
D4 = 1N4001
IC1 = 74HCU04
IC2 = 74HC86
IC3 = TORX173 (Toshiba)
IC4,IC5 = TOTX173 (Toshiba)
IC6 = 7805

Außerdem:
JP1,JP3 = 3poliger Pfostenverbinder

mit Jumper

JP2 = 2

⋅5poliger Pfostenverbinder

mit Jumper

K1...K3 = Cinch-Buchse für

Platinenmontage (Monacor T-709G)

K4 = 2

⋅7poliger Pfostenverbinder mit

Schutzkragen

K5,K6 = 2polige

Platinenanschlußklemme, RM5

Tr1 = Ringkern Philips

TN13/7,5/53E25, primär 20 Wdg.,
sekundär 2

⋅2 Wdg. mit CuL 0,5 mm

Platine EPS990079-1 (siehe Service-

Seiten in der Heftmitte)

Bild 2. Alle Bauteile passen auf diese Platine, so daß
die Erweiterung leicht hinter einer Laufwerksblende
oder in einem eigenen Gehäuse montiert werden kann.

Erweiterungsanschluß der Soundkarte
zur Verfügung stellt, werden von unse-
rer Schaltung genutzt. Durch einen
Jumper an den Pins #0...#3 von JP2
bestimmt man, welcher digitale
Anschluß der Soundkarte mit den Aus-
gängen der Erweiterung verbunden
ist. In der Praxis führt Anschluß
SPDIFO#0 das Ausgangssignal.
Steckt man dagegen den Jumper in
Position IN, ergibt sich ein sehr inter-
essantes Feature: Der Eingang der
Erweiterung ist direkt mit den Aus-
gängen verbinden. Dies kann nicht
nur zur Kontrolle der Audiosignale
wichtig sein, auch läßt sich die Schal-
tung als Konverter von optisch nach
koaxial oder umgekehrt und als
S/PDIF-Verteiler einsetzen.
Von Jumper JP2 erreicht das digitale
Signal die Eingänge von vier EXOR-
Gliedern, die paarweise parallel
geschaltet sind, und zwar als nichtin-
vertierender (IC2a,b) und als invertie-
render Puffer (IC2c,d). Letztere steuern
direkt zwei parallele TOSLINK-Sende-
module (IC4 und IC5). Die wenigen
externen Bauteile, die die TOSLINKs
benötigen, dienen hauptsächlich der
Versorgungsspannungsentkopplung.
Die zwei EXOR-Paare steuern einen
kleinen Ausgangstrafo an. Die EXOR-
Gatter garantieren gleiche Verzöge-
rungszeiten für beide Paare, so daß ein
sauberes symmetrisches Signal ent-
steht. Der Trafo sorgt für eine galvani-
sche Trennung sowohl der zwei Koax-
ausgänge K2 und K3 untereinander
wie auch zwischen der Soundkarte
und dem angeschlossenen Audiogerät.
So kann Erdschleifen und anderen
unangenehmen Störungen vorgebeugt

17

Elektor

12/99

3

Bild 3. Die Zeichnung
zeigt deutlich, wie der
Ausgangstrafo
gewickelt werden
muß: 20 Windungen
primär, 2

⋅2 Windungen

sekundär.

Trafo nach Maß

Die symmetrische Ansteuerung des Ausgangstrafos in dieser Schaltung ist
etwas Besonderes, Anlaß genug, sich damit etwas näher zu beschäftigen.
Der erste Grund für die symmetrische Ansteuerung von Tr1 ist die Tatsache,
daß durch das kräftige primäre Signal mit 10 V

SS

ein größeres Transformati-

onsverhältnis (10:1) als normal gewählt werden kann. Ein Koax-Kabel muß an
beiden Seiten mit seiner charakteristischen Impedanz (hier 75

Ω) abge-

schlossen werden. Eventuelle Reflexionen werden so auf beiden Enden der
Verbindung gedämpft. Es ist deshalb ein Ausgangssignal von 1 V

SS

an der

sekundären Seite erforderlich, um 0,5 V

SS

über 75

Ω zu liefern. Das höhere

Transformationsverhältnis ergibt eine niedrigere Ausgangsimpedanz und eine
größere Bandbreite (einen besseren Kopplungsfaktor, da die Primärwicklung
den größten Teil des Ringkerns belegt).
Der zweite Grund: Die Primärwicklung kann dank des Ringkerns in zwei glei-
che Hälften unterteilt werden. Die primären und sekundären Anschlüsse lie-
gen nun an gegenüberliegenden Seiten des Kerns. Die Verbindung zwischen
den beiden Hälften der Primärwicklung stellt einen virtuellen Erdpunkt dar, was
sich sehr günstig auf die Unterdrückung des Übersprechens von der primären
Wicklung zu den sekundären auswirkt. Dies kommt der galvanischen Tren-
nung im HF-Bereich zugute. R5 und R7 bedämpfen die Ausgänge, um Über-
höhungen zu unterdrücken.
Die Ausgangsimpedanz von 75

Ω bestimmen hauptsächlich R6 und R8. Durch

C7 und C8 sind die Abschirmungen für hochfrequente Signale geerdet.
C4...C6 verhindern, daß die Ausgänge des Puffers IC2 kurzgeschlossen sind,
wenn kein Signal anliegt. Sie sind parallel geschaltet, um den Einfluß der Qua-
lität (sprich: Reihenwiderstand) dieser Kondensatoren minimal zu halten.

werden.
Die Erweiterungsschaltung läßt sich
direkt aus dem PC-Netzteil mit stabili-
sierten +5 V versorgen. Dies bietet sich
an, wenn man die Schaltung PC-intern
verwendet, beispielsweise hinter einer
Laufwerks-Blindplatte. In diesem Fall
schließt man einen Y-Verteiler an
einem Laufwerk-Spannungsversor-
gungskabel und diesen dann an K6 an.
Neben +5 V und Masse (mittlere Kon-
takte) führt der Stecker auch +12 V.
Hat man mit dem DVM die richtigen
Anschlüsse ermittelt und an K6 auch
richtig herum angeschlossen, genügt
es, Jumper JP3 in Stellung K6 zu
stecken, um die Erweiterung in Betrieb
zu nehmen.
Die andere Möglichkeit (JP3 auf K5)
bietet sich an, wenn man die Erweite-
rungsplatine in einem eigenen
Gehäuse außerhalb des PCs unter-
bringt. Da die Erweiterung in Form
von IC6 über eine eigene Spannungs-
stabilisierung verfügt, kann die Versor-
gung durch ein unstabilisiertes 9-V-
Steckernetzteil oder dank D4 sogar
durch einen kleinen Trafo (9 V/1VA5)
erfolgen.

D

E R

A

U F B A U

Der Aufbau der Schaltung auf der Pla-
tine in Bild 1 ist keine allzu schwierige
Sache. Die Cinch-Buchsen, TOSLINKs
und alle restlichen Bauteile finden auf
der Platine Platz, so daß der Verdrah-
tungssaufwand minimal ist. Die beiden
digitalen ICs können in Fassungen
gesteckt werden, die anderen passiven
und aktiven Bauteile werden direkt
verlötet, ebenso wie die beiden Draht-
brücken. Das Foto zeigt deutlich, wie

die Komponenten montiert werden.
Einzige Hürde auf dem Weg zum
arbeitsfähigen S/PDIF-Modul ist
eigentlich nur der selbst zu wickelnde
Trafo. Dazu benötigt man den in der
Stückliste genannten 13

⋅5,5 mm

2

klei-

nen Ringkern und gut einen halben
Meter 0,5-mm-Kupferlackdraht. Den
Draht windet man für die Primärwick-
lung 20mal, für die beiden Sekundär-
wicklungen je zweimal um den Kern.
Wie die Windungen auf dem Kern sit-
zen müssen, zeigt Bild 3 in aller Deut-
lichkeit.
Abhängig vom Einsatzort befestigt
man das S/PDIF-Modul mit zwei Win-
keln an einer entsprechend vorge-
bohrten Laufwerksschachtblende oder
in einem kleinen eigenen Gehäuse. Im
ersten Fall nimmt die S/PDIF-Erweite-
rung über ein 14poliges Flachbandka-
bel (mit zwei 14poligen “weiblichen”
Aufpreßverbindern) mit der Sound-
karte Kontakt auf. Achten Sie beim
Anschließen auf die korrekte Polarität
des Verbindungskabels (Ader 1 ist
immer markiert).
Beim Einbau des S/PDIF-Moduls in ein
eigenes Gehäuse verläuft die Verbin-
dung zur SB Live! Value über Sub-D-
Anschlüsse in Flachbandkabel-Aus-
führung. Benutzt man auf beiden Sei-
ten (PC-Gehäuse und
S/PDIF-Erweiterung) die gleichen
Steckverbinder, muß man nur darauf
achten, daß die beiden Anschlüsse 1
miteinander verbunden sind. Dann
kann nichts mehr schief gehen.
Zwar ist der Jumper, der über den opti-
schen respektive koaxialen Eingang
entscheidet, schnell umgesteckt, luxu-
riös wird es aber, wenn man einen klei-

nen einpoligen Kipp/Schiebe/Druck-
Umschalter an der Frontplatte
anbringt. Die Verbindungen zu JP1
(mittlerer Pin an den Mutterkontakt)
sollte so kurz wie möglich gehalten
werden.
Der Strombedarf der Erweiterungs-
schaltung variiert, abhängig davon, ob
ein optisches oder ein koaxiales Ein-
gangssignal vorliegt, zwischen circa 60
mA und 80 mA. Wer es wagt, die +5-
V-Versorgungsspannung auf J10 der
Soundkarte zu verwenden, kann eine
Drahtverbindung zwischen Pin 4 von
K4 und dem mittleren Anschluß von
JP3 legen. Alle Bauteile zwischen
K5/K6 und dem Pfostenverbinder
sowie der Jumper selbst sind dann
überflüssig.
Zum Schluß noch einige Worte zur
Software: Die Ansteuerung der zusätz-
lichen digitalen Ein- und Ausgänge ist
nur mit den Programmen und Treibern
von Live!Ware 2.0 oder höher möglich.
Die umfangreiche Software kann
kostenlos von der SB Live!-Site
www.sblive.com
heruntergeladen werden. Zur Zeit
(Mitte Oktober) ist die Version 2.1 aktu-
ell und fast schon wieder veraltet:
Live!Ware 3.0 kann auf CD-ROM in
englischer Sprache schon angefordert
werden, die Download-Version in
Deutsch ist “available soon”.

(990079)rg

18

Elektor

12/99

Bild 4. Hier wird gezeigt, wie leicht der Erweiterungsverbinder der Soundblaster
Live! Value über einen eigenen Sub-D-Anschluß an der PC-Rückseite nach außen
geführt werden kann.

Seit kurzem ist die SoundBlaster Live! Player 1024 auf dem
Markt. Diese ebenfalls recht preisgünstige Karte verfügt
von Haus aus über einen koaxialen S/PDIF-Ausgang am
Slotblech, stellt aber am 40poligen Pfostenverbinder
SPDIF_EXT eine Reihe von digitalen Ein- und Ausgängen
auf einer Pfostenverbinder-Leiste zur Verfügung. Anhand
der Anschlußbelegung lassen sich ohne zusätzliche Elek-
tronik mehrere S/PDIF- Ein- und Ausgänge realisieren.
Beachten Sie aber auch hier, daß eine Stromversorgung
von der Soundkarte aus eventuell nur bedingt möglich ist!

Pin

Name

Beschreibung

1

VCC

Versorgung +5 V

2

VCC

Versorgung +5 V

3

GND

Masse

4

AC97CLK

24,5 MHz Takt-Ausgabe

5

GND

Masse

6

GP_SPDIFIN#2

S/PDIF-Eingang 2

7

GND

Masse

8

GND

Masse

9

SPDIFO#3

S/PDIF-Ausgang 3

10

GPO1

Allgemeiner Ausgang 1

11

GPO2

Allgemeiner Ausgang 2

12

GND

Masse

13

GPO0

Allgemeiner Ausgang 0

14

GND

Masse

15

GP_SPDIFIN1

S/PDIF-Eingang 1

16

GND

Masse

17

SPDIFO#0

S/PDIF-Ausgang 0

18

GND

Masse

19

SPDIFO#1

S/PDIF-Ausgang 1

20

GND

Masse

21

GND

Masse

22

SPDIFO#2

S/PDIF-Ausgang 2

23

GPI0

Digitaler Eingang
(GP Eingang 0; Reserviert)

24

GPI1

Digitaler Eingang,
(GP Eingang 1; Reserviert)

25

OUTMIDI

MIDI-Ausgang

26

GND

Masse

27

INMIDI

MIDI-Eingang

28

GND

Masse

29

KEY

30

KEY

31

ADCSDO2

I

2

S Audiodaten-Eingang

32

GND

Masse

33

ADCSDO1

I

2

S Audiodaten-Eingang

34

GND

Masse

35

ADCSDO0

I

2

S Audiodaten-Eingang

36

GND

Masse

37

I2SCLK

I

2

S serieller Bit-Takt

38

GND

Masse

39

I2SFS

Frame-Synchronisierung

40

GND

Masse

S/PDIF für Soundblaster Live! Player 1024